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从硼氢化物水溶液中流出的新型燃料电池得到了很大的推动

2019-03-28 14:33:36 来源:

双极燃料电池

一种从硼氢化物水溶液中流出的新型燃料电池得到了很大的推动。

半小时或更短时间内锂离子电池的快速充电已达到电池电动车辆(EV)的长途旅行变得切实可行的程度。然而,继续推动开发燃料电池,将氢气与氧气结合起来产生电能和水蒸气。燃料电池车辆的加油可以通过在几分钟内将高压氢气添加到车载压力容器来实现 - 比电池再充电更耗时。

虽然将氢气和氧气结合起来似乎很简单,但以可控方式这样做,为什么收集电能需要昂贵的金属(铂)催化剂。此外,将氢气压缩至高压需要很大的能量,并且其运输和储存存在一系列问题。

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还可以构造其他类型的燃料电池,其不需要气态氢。其中一种是直接硼氢化物燃料电池(DBFC),它使用碱性硼氢化钠水溶液(NaBH4)作为阳极燃料,并通过添加氧气或过氧化氢(H2O2)作为氧化剂发电。。硼氢化物溶液充当氢的来源,并且DBFC通过还原 - 氧化(氧化还原)反应将存储在硼氢化物离子(BH4- )和氧化剂中的化学能转化为电。该反应具有高功率密度,并且在简单且相对便宜的催化剂如镍的存在下在低温下发生。

为了使DBFC有效地操作,阳极和阴极溶液之间必须存在高pH梯度。过去,这是一个问题,但华盛顿大学圣路易斯分校的研究人员已开发出一种pH梯度微型双极界面(PMBI),并允许在燃料的阳极和阴极处产生截然不同的局部pH环境。细胞。这项工作在Wash U新闻稿中有所描述。

液体电极

根据发布的消息,“华盛顿大学开发的燃料电池在一个电极上使用酸性电解液,在另一个电极上使用碱性电解液。通常情况下,酸和碱在相互接触时会迅速反应。“团队负责人Vijay Ramani说,”具有pH梯度功能的微型双极接口是该技术的核心,“PMBI比一条线更薄人的头发。使用膜技术,PMBI可以防止酸和碱混合,产生明显的pH梯度并使DBFC系统成功运行。

“以前尝试实现这种酸碱分离的方法无法合成并完全表征整个PMBI的pH梯度,”Ramani团队的研究科学家Shrihari Sankarasubramanian说。“使用新颖的电极设计结合电分析技术,我们能够明确地证明酸和碱保持分离。”

Ramani实验室的博士候选人Zhongyang Wang补充说:“一旦使用我们的新型膜合成的PBMI被证明有效工作,我们优化了燃料电池装置,并确定了实现高性能燃料电池的最佳操作条件。开发能够实现PMBI的新型离子交换膜是一项极具挑战性和有益的途径。“该团队开发的燃料电池的运行电压是当今商用燃料电池的两倍。

Wash U研究人员特别感兴趣开发用于专业应用的DBFC。液体电极的使用是一个关键。“它允许我们使用潜水器中的液体反应物和产品运行这种燃料电池,其中中性浮力至关重要,同时也让我们将其应用于无人机飞行等高功率应用,”拉马尼说。

虽然有关DBFC的工作很有意思,但在商业产品出现之前仍有大量研究需要进行。“这是一项非常有前途的技术,现在我们已经准备好继续扩大潜水器和无人机的应用范围,”拉马尼说。

高级编辑凯文克莱门斯30多年来一直在撰写有关能源,汽车和交通主题的文章。他拥有材料工程和环境教育硕士学位以及机械工程博士学位,专攻空气动力学。他在他的工作室里建立了几个关于电动摩托车的世界陆地速度记录。

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